潜艇往油舱里注水,只是为了保持平衡?看潜艇的浮态控制有多难?

内蒙新闻2019-09-11 13:00:40 0

相较于水面舰艇的航行仅在水面上做二维运动,潜艇在水下的航行则是在三维空间里运动,因此,潜艇的水下控制相较于水面舰艇要更加的复杂。从潜艇的水下控制的观点来看,作用于潜艇的有两种不同的力。一种是静力,即潜艇的正负浮力。另一种是水动力,即作用于艇体、指挥台围壳、垂直舵和水平舵的流体动力。

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硕大的潜艇舵叶

不过从潜艇在水下的理想状态来看,最佳的状态是保持中性状态。潜艇在水下处于中性状态时,它既不上浮也不下沉,并且艏艉吃水相等,没有艏倾或艉倾。这种状态原则上要求潜艇具有精确的中和浮力,即潜艇的重量正好与它所排开的水的重量相等(零浮力)。但是潜艇在实际运行中,随着燃油和武器弹药等物资的消耗,自身重量会改变,这种平衡亦被打破。而如何对潜艇上的每一项重量的变化都进行精确无误的补偿,也就成了潜艇水下控制的核心之一。限于篇幅,今天笔者就挑选如何补偿潜艇的燃油消耗,做一个讲解。

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压载水舱是潜艇调节平衡的重要手段之一

潜艇燃油系统补重概念的提出:

对于远航程的潜艇而言,其燃油储油量能占到潜艇总排水量的10%以上。此时,如果燃油被大量消耗,必然会引起潜艇自重的变化和重心的转移。以此带来的后果是:必然会打破潜艇现有的平衡造成潜艇的上浮或者倾斜。显然,燃油的消耗会对潜艇的浮态产生重大的影响,所以不得不引起潜艇设计人员的关注。从控制的角度讲,潜艇可以利用舵及主水舱来对这种不良的影响进行调节。但是因为舵的控制利用了水动能,因而需要一定的航速要求;而利用主水舱进行调节,很难做的实时精确控制。因此,为解决这个问题,潜艇的燃油系统引入一个补重的概念。

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潜艇在水面航行

潜艇的补重式燃油管系原理:

下图是某型潜艇的燃油补重管系原理图。该系统中共设有9个燃油舱,分成四组(1号油舱为一组,2、3号油舱为一组,4、5、6号油舱为一组,最后7、8、9号油舱为一组),其中除1号燃油舱在耐压艇体内外,其余燃油舱均被设置在耐压艇体和非耐压艇体之间。7、8、9号燃油压载水舱作为备用油舱,一般只在远程航行时才做油舱使用。工作时,由补重水管将补重水输入燃油舱,利用补重水将燃油压至日用油柜,再供主机消耗。消耗时,以组为单位。首先由7、8、9号油舱经7号油舱进行消耗。然后由4、5、6号油舱经4号油舱进行消耗。接着由2、3号油舱经2号油舱进行消耗。最后由1号油舱进行消耗。事实上,补重式燃油管系就是一种自动式的专用压载水系统。注:此处参考《船舶管系设计基础》

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